Alternator DENSO w teście porównawczym

08 maja 2018

 

DENSO przeprowadziło testy alternatora marki X (nazwa producenta została zmieniona, aby zapewnić jego anonimowość) w oparciu o swoje standardy projektowania, by sprawdzić czy urządzenie je spełnia i jak wypada ono na tle alternatorów DENSO.

 

Firma DENSO, jak każdy szanujący się producent, ma własne standardy projektowania (DDS), które muszą spełniać wszystkie wytwarzane przez nią alternatory. Dla porównania przeprowadziła ostatnio próby alternatora marki X (nazwa producenta została zmieniona, aby zapewnić jego anonimowość), by sprawdzić czy także on będzie zgodny z wymaganiami DDS.

Test wydajności

Na potrzeby testu alternator najpierw został rozgrzany do właściwej temperatury pracy i obracał się z prędkością 5000 obrotów na minutę przez 30 minut. Następnie, w ciągu 60 sekund przeprowadzono zmianę prędkości obrotów z 1000 obr/min na 10 000 obr/min, w temperaturze otoczenia 25°C i 90°C. Dla porównania należy podać, iż prędkości obrotowej silnika na biegu jałowym odpowiada 1800 obr/min alternatora, a 5000 obr/min alternatora – normalnej prędkości silnika podczas jazdy.

Stopiona żywica izolacyjna alternatora X.

Kryterium zaliczenia próby było spełnienie lub przekroczenie standardów DDS dla mocy wyjściowej w czterech scenariuszach testu. W każdym moc wyjściowa alternatora marki X nie spełniła wymagań DDS. Co więcej, alternator marki X nie tylko nie zaliczył testu wydajnościowego, ale również stopiła się w nim żywica izolacyjna wirnika, co stanowi częstą przyczynę przedwczesnego uszkodzenia alternatora. Alternator DENSO we wszystkich testach przekroczył kryteria wydajności DDS.

Test wytrzymałości

W celu przetestowania wytrzymałości alternatora, DENSO zastosowało analizę „w górę i w dół”, polegającą na przyspieszaniu i zwalnianiu jego obrotów w zakresie od 0 do 22 500 obr/min. Alternator był testowany w temperaturze 90°C w 20-sekundowych cyklach: 1 sekunda przyspieszenia, 9 sekund przy 22 500 obr/min, 1 sekunda zwalniania i 9 sekund przy 0 obr/min.

Aby zdać test, po 45000 cykli moc wyjściowa alternatora powinna zmniejszyć się maksymalnie o 10%. Nie powinny też wystąpić żadne uszkodzenia mechaniczne ani pęknięcia elementów spawanych.

Oznaki kontaktu między uzwojeniem a wirnikiem w alternatorze X.
Pęknięcie w uzwojeniu wirnika alternatora X.

Alternator marki X uległ uszkodzeniu po 1227 cyklach z powodu pęknięcia w uzwojeniu wirnika. Test nie mógł być dokończony. Po demontażu odnotowano kontakt pomiędzy wirnikiem a uzwojeniem. Wynikał on z odkształcenia bieguna wirnika i pęknięcia żywicy izolacyjnej w punkcie spajającym. Wykryte usterki pokazały, że testowany alternator marki X ma bardzo krótką żywotność, odpowiadającą ok. 6 miesiącom pracy.

Alternator DENSO nie wykazał żadnych oznak awarii przez około 90 000 cykli, co odpowiada ponad 15 latom użytkowania. Uszkodzenie mechaniczne może wystąpić po 130 000 cykli, z powodu uszkodzenia połączeń spawanych wentylatora.

Badanie składu połączeń spawanych

W ostatnim teście, za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i analizatora rentgenowskiego (EDX), przeanalizowano skład chemiczny stopów spawalniczych w alternatorze marki X. SEM zapewnia szczegółowe obrazy w wysokiej rozdzielczości, a EDX służy do identyfikacji pierwiastków, które składają się na próbkę. Aby zapewnić zgodność nie tylko z DDS, ale również z ustawodawstwem europejskim, spawanie powinno odbywać się bezołowiowo, ponieważ ołów jest materiałem szkodliwym. Mimo to test wykazał obecność ołowiu i cyny w stopie spawalniczym w alternatorze marki X.

Ustawodawstwo europejskie zabrania stosowania tych metali ciężkich w częściach takich jak alternatory ze względu na ich słabą wytrzymałość mechaniczną i niską temperaturę topnienia, co przekłada się na zagrożenie pożarowe. W przeszłości prawie wszystkie spoiny zawierały ołów, ale obawy dotyczące bezpieczeństwa w coraz większym stopniu dyktowały stosowanie stopów bezołowiowych. Ponadto zastosowanie lutowania w celu połączenia fazy stojana i prostownika oraz ramy regulatora jest czynnikiem wpływającym na kiepską jakość alternatora marki X.

W przeciwieństwie do producenta X, DENSO stosuje spawanie metodą TIG w celu połączenia fazy stojana i prostownika i spawanie punktowe ramy regulatora, zawsze z użyciem stopów bezołowiowych.

Od ponad 50 lat

Pierwsze alternatory samochodowe DENSO zostały wprowadzone na rynek w latach 60-tych ubiegłego wieku. Od tego czasu japońska firma opracowała wiele pionierskich konstrukcji alternatorów, które są zdolne do wytwarzania większej mocy elektrycznej, mimo że same urządzenia są coraz mniejsze i lżejsze. Przykładowo – w 2000 roku firma DENSO, jako pierwsza na świecie, wprowadziła alternator typu SC wykorzystujący w uzwojeniu stojana drut o przekroju prostokątnym. Zwiększając gęstość uzwojenia z 45% do 70%, DENSO wyprodukowało alternator SC, który był o 20% lżejszy i miał o 50% wyższą moc od standardowego alternatora. Alternatory SC DENSO są dostępne na rynku wtórnym.

Przykładowe zastosowania alternatorów i rozruszników DENSO

POWIĄZANE POSTY

Zostaw Komentarz